仿生机械：机器蝴蝶可以监控工厂，那蒲公英机器人可以干什么

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

仿生机械的研发可以追溯到 20 世纪 50 年代，经过几十年的发展，仿生机械融合了计算机技术、传感器技术、控制技术等多项技术，性能和功能不断提高。

如今，智能产业的发展为人类的想象力打开了更大的一扇门，也对仿生机械提出了新要求。我们需要更精密的仿生机械去完成更困难的任务，帮我们完善现有的生产生活，帮我们探索好奇了很久的秘境……

编 | 闻静

题图：Unsplash

节选自《科学焦点》2023.03 期、04 期、07 期

可以群体协作的机器蝴蝶

德国费斯托（Festo）公司研制了一款机器蝴蝶，翼展可达 50 厘米，重量仅 40 克。它的的超轻翅膀具有碳棒制成的“骨架”，翅面是一层蓝色的弹性薄膜。“蝴蝶”的机身包括一个电池和两个小型电机，满电状态下可以飞行四分钟。

在“蝴蝶”飞行过程中，红外摄像机会检测到机身上的小型发光二极管（LED），记录其位置信息。计算机分析了这些信息之后，可为每只“蝴蝶”实时调整飞行路线，甚至可以让机器蝴蝶成群飞舞，且不相互碰撞。

费斯托公司的海因里希・弗龙策克（Heinrich Frontzek）博士说：“大自然告诉我们一个道理，即使是既不强壮也并非特别复杂的动物，也可以作为一个集体表现出协同运动。并且，这不需要多复杂的编程，只需要几条避免碰撞的简单规则。”

费斯托公司表示，机器蝴蝶未来可应用于工厂的监控系统中。

可以跋山涉水的蒲公英传感器

美国华盛顿大学的一个研究团队开发出一款无需电池（利用太阳能）的微型传感器 —— 通过模仿蒲公英播撒种子的方式，这款传感器可以借助风力飘散到四面八方。这款传感器可以基于不同的使用目的、应用于不同的环境，来获取温度、湿度、降水量、光照强度等各类环境数据。有了这款传感器，科研人员不必四处奔波，而是由传感器代替他们跋山涉水，这样就能轻松获取探测数据。

“蒲公英种子之所以能随风飘舞，是因为种子被绒毛包裹着，这增大了空气阻力，减缓了种子下落的速度。我们根据蒲公英种子的二维投影，设计了传感器的结构。”华盛顿大学的助理教授、研究团队核心成员维克拉姆・耶尔 (Vikram Iyer) 表示，“然而，随着越来越多的零部件安装在传感器上，传感器周围的‘绒毛’开始向内弯曲，减缓下落速度的效果也差了很多。为了解决这一问题，我们在传感器‘绒毛’的外围增加了一个环形结构，使其不易弯曲，从而扩大了传感器与空气的接触面积，减慢了下落速度。”

每个“蒲公英”结构的重量大约是 30 毫克。听上去很轻，但这已经是蒲公英种子重量的 30 倍了。不过也不用担心，即便是在微风徐徐的天气，传感器依旧可以飘浮大约 100 米。每个这样的结构至少能搭载 4 个传感器，而传感器落地后，依旧可以向方圆 60 米的范围传送数据。

可以为植物授粉的蒲公英机器人

芬兰坦佩雷大学的科学家研发出一种能为植物授粉的微型机器人，这款叫作“仙女”（Fairy）的机器人重量仅为 1.2 毫克，能随风飞舞。

“仙女”的结构设计借鉴了蒲公英种子的形态，而且通过光照，使用者可以控制机器人“绒毛”的开合，使其改变形态，便于使用者调整机器人在空中的飞行轨迹。

坦佩雷大学的科学家表示，未来他们计划投放几百万台携带花粉的“仙女”机器人，并通过光线引导，让它们飞到需要授粉的植物上。

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